蓋挖逆作法施工地鐵車站結構變形及其控制

樊周正+楊浩

摘 要：地鐵建設投入的加大，能夠將城市的地下空間有效的利用起來，做到了人車分流，緩解了城市交通的壓力，讓人們的生活更加的便捷，節約了空間，有利于城市地面建筑的建設和綠化面積的擴大，讓城市變得更適人們居住和生活，更有利于城市的發展。文章即是在國內外相關研究的基礎上，從地鐵車站的相關建設問題出發，對有關的蓋挖逆作法施工技術方案和相關管理經驗進行討論，希望借此能夠對城市地鐵的相關建設有所裨益。

關鍵詞：蓋挖逆作法；地鐵車站結構；變形控制

一、蓋挖逆作法的特點

蓋挖逆作法施工時，往往都是先沿著建筑物地下室的軸線或者地下連續墻進行施工，然后在建筑物的內部，進行支承樁和柱的澆筑，因為在施工的過程中，這些支承樁和柱能夠有效承擔來自于上部結構的荷載，接著再進行地面一層的梁板樓面結構的施工，將其作為地下連續墻的支撐，隨后一層一層地向下開挖土方和對各層的地下結構加以澆筑，直到底板封底。而且由于地面一層的樓面結構已經完成了施工，這也就為上部結構的施工創造了更加有利的條件，在進行地下施工的同時，可以進行地面以上的結構施工，這樣可以大大地提高施工的效率。通過對于蓋挖逆作法加以有效應用，可以使得建筑物上部結構的施工和地下結構的施工得以同時開展，所以特別適用于規模較大、層數較多的建筑，而且還能夠節省大約三分之一的工時，所以蓋挖逆作法施工工藝具有很好的省時特征。

通過蓋挖逆作法來進行施工，能夠使得結構的受力更加合理，而且就圍護結構而言，其變形量往往也較小，所以不會對相鄰的建筑物造成太大的影響，一直以來，如何有效地保護施工場地周圍的環境和其他建筑都是一個難題，而通過蓋挖逆作法進行施工可以有效地解決這一難題，對于周圍的環境有效地進行保護，因此蓋挖逆作法在保護周圍環境方面也有著突出的優勢。

二、蓋挖逆作法施工地鐵車站結構變形的基本規律

在對地鐵車站進行施工的過程中，蓋挖逆作法也會帶來地鐵車站的變形，這種變形是有規律可循的。分析變形規律之前，我們首先要了解蓋挖逆作法的具體施工步驟，通常分為五步，簡單地說是一柱、二蓋、三板、四墻、五底。一柱就是首先要在預施工地點施作邊柱或者條形基礎樁來起到護壁的作用，與此同時施作結構鋼管柱或者是混凝土柱。二蓋就是把蓋板放置在邊柱和中柱上面，形成一個梁板的結構。三板就是在開挖負一層土方后，施作中隔板地膜，同時在地膜上綁扎中隔板鋼筋，然后澆筑中隔板的混凝土。四墻就是運用一種專門設計的不帶動力的移動式邊墻支架進行逐層澆筑邊墻的混凝土工作。五底就是當負一層的土方、中板、邊墻的施工都進行完畢后開始施作負二層的土方、底板、邊墻，然后依次類推。

可見蓋挖逆作法的施工工序的轉換次數較多，尤其是像地層構造較為復雜的地鐵站，樁基的施工難度也比較大。我們運用Midas有限元計算軟件從三個方面對地鐵車站變形的規律進行了模擬分析，結果如下：

1、地表沉降規律的變化根據實際施工情況可以分為五個“卸載—加載”過程來依次分析。第一次“卸載—加載”是對頂板一端進行開挖、施作、回填，這時候地表總體的沉降不顯著；第二次“卸載—加載”是對頂板另一端進行開挖、施作、回填，本階段的地表依舊呈現下沉趨勢。第三次“卸載—加載”的工程內容是對負一層開挖，結構底板，側墻施工。此時地表先下沉后出現隆起，這是因開挖負一層時引起地表下沉，負一層底板封閉后，給結構帶來了浮力和抗力，引起地表隆起。第四次“卸載—加載”對負二層實施開挖，同時結構底板，側墻施工，與第三次相比地表的下沉值很小，總體處于隆起狀態。第五次“卸載—加載”對負三層的施工，情況與第四次大致相同。

2、中樁沉降規律與地表的沉降規律及其類似，也可以分為五個“卸載—加載”過程，第一次中樁施工時開挖上覆土體后，中樁樁頂卸載，中樁受到拉力有隆起的現象。進行回填后，受到自重和過往車輛的壓力，中樁下沉。第二次對頂板另一端開挖時，卸載過程中樁受到的壓力小，加載過程增大。第三次是對負一層開挖，中樁受壓出現下沉，當地下結構底板施工完畢后，下部樁體的受力情況由壓力變為拉力，呈現隆起狀態。第四次和第五次的情況略同于前一次，并與地表沉降規律相符，順次出現隆起和下沉的現象。

3、結構底板沉降規律經過兩個“卸載—加載”過程，一是在開挖負二層時，負一層的底板承重增大，隆起程度下降，負二層底板施作后隆起度增大。二是在負三層開挖后，負一、二層底板的承重增大，底板隆起度提高，待施作錨索后降低。

三、蓋挖逆作法地鐵車站結構變形控制措施

針對蓋挖逆作法施工過程中出現的地鐵車站結構變形的現象，我們可以采取以下的措施來加以有效控制，保證施工的質量。控制地鐵車站結構差異沉降變形一般要在施工準備階段、施工過程中、階段施工后三個時間段全方位進行控制管理。做好施工前的模擬計算工作以便更精準地確定各項指標的控制標準，并通過中樁試驗來檢驗車站結構本身的承載力和抗變形能力是否達到標準，便于在實際施工過程中進行有效調整。

在施工過程中進行結構變形的控制最為關鍵，這也是地鐵車站工程施工安全的核心所在。我們不僅要抓好主動防御工作，同時也要做好被動控制工作。要盡量選擇對地層擾動較小的施工方案，對施工過程進行科學合理的管理，明確各項指標，及時參考對照發現問題，并采取相應的控制措施。在地層開挖方面，要協調各種因素的作用，可以根據地質構造選擇損耗最小的工藝技術進行分層開挖。在施工過程中要進行及時的支護措施，可以用利用土方皮帶機垂直運輸技術，實現開挖土渣的快速清理，以降低樁土之間的相互作用的時長，這樣就能防止結構差異沉降的逐漸增大。

同時利用移動的免吊裝大型鋼模板，對側墻實行快速同步澆筑，這樣大大縮短了側墻和底板一起承重的時間，就起到了很好的支護作用，也能提高墻體的質量效果，增大墻體的承載能力，提高抗裂性能，還可以將底板和側墻的差異沉降值控制在一定范圍內。在沉樁工藝上可以將人工挖孔和機械成樁工藝相結合，以便達到良好的挖空效果，給工程的下一道工序奠定良好的承載基礎。在對邊樁和中樁底進行壓漿時，可以通過在樁端形成比較大的固結體，來進一步提高樁基的承載性能，同時降低樁體的沉降度。另外在施工過程中建立完善的信息化檢測模式和評估體系，同時將之與變位分配體系的實踐相結合，形成一種優化的管理措施，對地鐵車站的施工全過程包括結構差異沉降進行高效的管理和控制，能夠最大限度地實現工程的安全施工和科學施工，同時提高工程的經濟效益與社會效益。

我們主要從地表沉降、中樁沉降、結構底板沉降三個方面來分析蓋挖逆作法施工時地鐵車站的結構變形規律，并根據實際情況采取必要的控制措施，切實做好施工前的科學計量和實驗，加大施工過程中各中技術設備的投入力度，并做好階段性施工后的審查和測評工作，才能保證整個地鐵車站工程的順利安全進行和保質竣工。

四、結束語

綜上所述，當前蓋挖逆作法施工在我國地鐵工程建設中得到了廣泛的應用，為了能夠使得蓋挖逆作法取得更好的發展和應用，必須要對其車站結構變形規律、控制措施進行深入及全面的研究，只有這樣才能夠更好地對蓋挖逆作法加以有效的應用。

參考文獻

[1]耿永常.城市地下空間建筑[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2011.

[2]陳小雄.蓋挖逆作地鐵車站的結構特點[J].現代隧道技術，2012（3）.